2025年物聯(lián)網(wǎng)試題與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項(xiàng)不屬于物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中的核心層？A.感知層B.網(wǎng)絡(luò)層C.應(yīng)用層D.管理層答案：D2.RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的通信通常采用哪種工作模式？A.單工B.半雙工C.全雙工D.時(shí)分雙工答案：B3.5G網(wǎng)絡(luò)中，支持物聯(lián)網(wǎng)海量連接的關(guān)鍵技術(shù)是？A.eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）B.uRLLC（超可靠低時(shí)延）C.mMTC（海量機(jī)器類通信）D.切片技術(shù)答案：C4.LoRa（長(zhǎng)距離無(wú)線電）技術(shù)采用的調(diào)制方式是？A.FSK（頻移鍵控）B.CSS（擴(kuò)頻調(diào)制）C.OOK（開(kāi)關(guān)鍵控）D.PSK（相移鍵控）答案：B5.邊緣計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)中的核心優(yōu)勢(shì)是？A.降低云端計(jì)算壓力B.提高數(shù)據(jù)傳輸速率C.增強(qiáng)終端存儲(chǔ)能力D.簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)答案：A6.M2M（機(jī)器對(duì)機(jī)器）通信中，以下哪種協(xié)議更適合低功耗、小數(shù)據(jù)量的場(chǎng)景？A.HTTPB.CoAPC.TCPD.SMTP答案：B7.ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)（星型拓?fù)洌┘s為？A.255B.65535C.1000D.65000答案：A8.數(shù)字孿生在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的典型應(yīng)用是？A.實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)B.優(yōu)化物流路徑規(guī)劃C.提升傳感器精度D.降低網(wǎng)絡(luò)延遲答案：A9.NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）相比傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，覆蓋增強(qiáng)倍數(shù)約為？A.10倍B.20倍C.30倍D.100倍答案：D10.區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)安全中的主要作用是？A.加密傳輸數(shù)據(jù)B.實(shí)現(xiàn)分布式信任C.提升計(jì)算效率D.簡(jiǎn)化設(shè)備認(rèn)證流程答案：B二、填空題（每空2分，共20分）1.LoRa技術(shù)中，擴(kuò)頻因子（SF）的取值范圍通常為_(kāi)_____。答案：7-122.NB-IoT的最大空口延遲（用戶面）約為_(kāi)_____毫秒。答案：10003.MEMS傳感器的全稱是______。答案：微機(jī)電系統(tǒng)傳感器4.MQTT協(xié)議支持的QoS（服務(wù)質(zhì)量）等級(jí)共有______級(jí)。答案：35.物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的三元組認(rèn)證通常包括設(shè)備ID、設(shè)備密鑰和______。答案：產(chǎn)品ID6.5GNR（新空口）中，支持物聯(lián)網(wǎng)低功耗的關(guān)鍵特性是______。答案：eDRX（擴(kuò)展不連續(xù)接收）7.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，OPCUA協(xié)議的主要作用是______。答案：實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互操作性（或統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模）8.智能農(nóng)業(yè)中，土壤墑情監(jiān)測(cè)常用的傳感器類型是______。答案：土壤濕度傳感器（或時(shí)域反射TDR傳感器）9.車聯(lián)網(wǎng)（V2X）中，C-V2X的“C”代表______。答案：蜂窩（Cellular）10.物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)的典型部署位置是______。答案：靠近終端設(shè)備（或網(wǎng)絡(luò)接入層）三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述LoRa與NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中的適用差異。答案：LoRa（長(zhǎng)距離無(wú)線電）采用非授權(quán)頻段（如433MHz/868MHz/915MHz），適合小范圍、低速率、長(zhǎng)距離的私有網(wǎng)絡(luò)部署，例如農(nóng)村環(huán)境的農(nóng)田監(jiān)測(cè)或偏遠(yuǎn)地區(qū)的設(shè)備監(jiān)控，其優(yōu)勢(shì)是部署靈活、成本低，但需自主維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT基于授權(quán)頻段（移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)），由運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)，適合廣覆蓋、大規(guī)模、公共網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，例如城市中的智能水表、燃?xì)獗淼刃枰\(yùn)營(yíng)商級(jí)可靠性和維護(hù)的應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)是覆蓋廣、支持海量連接，但依賴運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)資源。2.說(shuō)明邊緣計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的核心作用。答案：邊緣計(jì)算通過(guò)在靠近終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)邊緣（如網(wǎng)關(guān)、本地服務(wù)器）部署計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地化處理。其核心作用包括：①降低延遲：減少數(shù)據(jù)往返云端的時(shí)間，適用于實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景（如工業(yè)設(shè)備異常預(yù)警）；②減少帶寬消耗：僅將關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳云端，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力；③提升安全性：敏感數(shù)據(jù)本地處理，減少傳輸過(guò)程中的泄露風(fēng)險(xiǎn)；④支持離線運(yùn)行：在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)仍能維持基本功能（如智能家居的本地聯(lián)動(dòng)控制）。3.解釋RFID系統(tǒng)中“防碰撞算法”的必要性及常用技術(shù)。答案：必要性：當(dāng)多個(gè)RFID標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)入讀寫(xiě)器識(shí)別范圍時(shí)，標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)會(huì)相互干擾（碰撞），導(dǎo)致讀寫(xiě)器無(wú)法正確識(shí)別單個(gè)標(biāo)簽，因此需要防碰撞算法解決多標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)的問(wèn)題。常用技術(shù)：①時(shí)分多址（TDMA）：通過(guò)分配不同的時(shí)間槽讓標(biāo)簽依次響應(yīng)，如ALOHA算法及其改進(jìn)版（動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA）；②頻分多址（FDMA）：為不同標(biāo)簽分配不同頻率，但RFID系統(tǒng)中較少使用；③碼分多址（CDMA）：通過(guò)不同編碼區(qū)分標(biāo)簽，適用于高速場(chǎng)景但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。4.分析5GmMTC場(chǎng)景如何支持海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接。答案：5GmMTC（海量機(jī)器類通信）通過(guò)以下技術(shù)支持海量連接：①空口優(yōu)化：采用短幀結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化信令流程，減少每個(gè)設(shè)備的資源占用；②靈活的資源分配：支持動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)頻資源，適應(yīng)不同設(shè)備的業(yè)務(wù)需求；③用戶面增強(qiáng)：引入非連續(xù)接收（DRX）和擴(kuò)展DRX（eDRX），降低終端功耗，延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航；④核心網(wǎng)輕量化：通過(guò)N4接口（用戶面功能UPF與會(huì)話管理功能SMF）實(shí)現(xiàn)高效的會(huì)話管理，支持百萬(wàn)級(jí)設(shè)備/平方公里的連接密度；⑤切片隔離：為mMTC分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片，避免與eMBB/uRLLC業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)資源，保障連接可靠性。5.設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)時(shí)，需重點(diǎn)考慮哪些關(guān)鍵模塊？答案：關(guān)鍵模塊包括：①感知層：各類傳感器（如溫度、濕度、人體紅外、門窗磁傳感器）和執(zhí)行器（如智能開(kāi)關(guān)、窗簾電機(jī)）；②網(wǎng)絡(luò)層：短距通信（Wi-Fi、ZigBee、藍(lán)牙Mesh）與長(zhǎng)距通信（NB-IoT、4G/5G）的融合網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)設(shè)備接入與協(xié)議轉(zhuǎn)換；③平臺(tái)層：物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)（如阿里云IoT、華為云IoT），提供設(shè)備管理（OTA升級(jí)、狀態(tài)監(jiān)控）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)）、規(guī)則引擎（自動(dòng)化場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)）；④應(yīng)用層：用戶交互界面（APP、語(yǔ)音助手）和增值服務(wù)（能源管理、安全告警）；⑤安全模塊：設(shè)備身份認(rèn)證（X.509證書(shū)、三元組認(rèn)證）、數(shù)據(jù)加密（AES-128/256）、通信安全（TLS/DTLS）。四、綜合應(yīng)用題（每題10分，共20分）1.某制造企業(yè)計(jì)劃部署智能工廠設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)500臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)（溫度、振動(dòng)、電壓），并實(shí)現(xiàn)異常預(yù)警。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括：（1）感知層設(shè)備選型；（2）網(wǎng)絡(luò)層傳輸方案；（3）數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用層功能。答案：（1）感知層設(shè)備選型：溫度傳感器：選擇高精度數(shù)字式傳感器（如DS18B20，精度±0.5℃），支持ModbusRTU協(xié)議；振動(dòng)傳感器：采用MEMS加速度傳感器（如ADXL355，測(cè)量范圍±40g，采樣率1kHz），通過(guò)I2C接口輸出；電壓傳感器：隔離式霍爾電壓傳感器（如LV25-P，測(cè)量范圍0-600V），輸出4-20mA模擬信號(hào)；采集終端：工業(yè)級(jí)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（如研華UNO系列），支持多協(xié)議接入（Modbus、CAN、OPCUA），內(nèi)置邊緣計(jì)算模塊（如樹(shù)莓派ComputeModule4），可本地處理數(shù)據(jù)。（2）網(wǎng)絡(luò)層傳輸方案：短距連接：機(jī)器人與網(wǎng)關(guān)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet/IP）或CAN總線連接，保障實(shí)時(shí)性（延遲<10ms）；長(zhǎng)距傳輸：網(wǎng)關(guān)通過(guò)5G工業(yè)CPE（如華為5GCPEPro3）接入企業(yè)專有云，使用LTE-M或5GmMTC切片，確保高可靠性（丟包率<0.1%）；備份方案：部署LoRa自組網(wǎng)作為5G斷網(wǎng)時(shí)的應(yīng)急通信（覆蓋工廠園區(qū)，傳輸速率100bps，延遲<500ms）。（3）數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用層功能：邊緣計(jì)算：網(wǎng)關(guān)本地運(yùn)行異常檢測(cè)算法（如基于LSTM的時(shí)序預(yù)測(cè)模型），實(shí)時(shí)判斷溫度/振動(dòng)是否超過(guò)閾值（如溫度>85℃、振動(dòng)加速度>5g），觸發(fā)本地聲光告警；云端處理：將原始數(shù)據(jù)（每10秒一次）和異常事件上傳至工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（如西門子MindSphere），通過(guò)大數(shù)據(jù)分析（如PCA降維、聚類分析）識(shí)別設(shè)備潛在故障模式（如軸承磨損、電機(jī)老化）；應(yīng)用功能：實(shí)時(shí)監(jiān)控界面：展示設(shè)備狀態(tài)熱力圖（綠色正常、紅色告警）；預(yù)測(cè)性維護(hù)：基于歷史數(shù)據(jù)提供維護(hù)工單（如建議某機(jī)器人3天后更換軸承）；報(bào)表統(tǒng)計(jì)：輸出設(shè)備利用率、故障頻率、能耗分析等報(bào)表。2.某城市擬建設(shè)智慧交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，目標(biāo)是通過(guò)路側(cè)設(shè)備（RSU）、車載終端（OBU）和攝像頭等感知交通流量、車輛速度及異常事件（如事故、擁堵）。請(qǐng)分析該系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出對(duì)應(yīng)的解決方案。答案：主要挑戰(zhàn)及解決方案：（1）多源數(shù)據(jù)融合難度大：挑戰(zhàn)：路側(cè)攝像頭（視頻流）、RSU（C-V2X消息）、車載OBU（GPS定位）的數(shù)據(jù)格式、采樣頻率、時(shí)空精度差異大，融合計(jì)算復(fù)雜度高。解決方案：采用統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)（如北斗衛(wèi)星授時(shí)，精度±100ns）和數(shù)據(jù)建模（如數(shù)字孿生城市模型），通過(guò)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（如華為RoadsideUnit）對(duì)視頻流進(jìn)行AI預(yù)處理（目標(biāo)檢測(cè)、車牌識(shí)別），提取結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（車輛ID、速度、位置），與C-V2X消息（BSM基本安全消息、SPAT信號(hào)相位消息）進(jìn)行時(shí)間戳對(duì)齊，再上傳云端進(jìn)行多源融合（如卡爾曼濾波跟蹤車輛軌跡）。（2）低功耗與長(zhǎng)續(xù)航需求：挑戰(zhàn)：路側(cè)設(shè)備（如雷達(dá)、攝像頭）需24小時(shí)運(yùn)行，部分偏遠(yuǎn)路段供電困難；車載OBU需依賴車輛電池，異常斷電時(shí)需維持基本功能。解決方案：路側(cè)設(shè)備：采用太陽(yáng)能+鋰電池供電（如單塊300W太陽(yáng)能板+12V/200Ah鋰電池，支持連續(xù)3天陰雨天運(yùn)行），設(shè)備本身采用低功耗設(shè)計(jì)（如雷達(dá)休眠模式，無(wú)車時(shí)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，功耗<5W）；車載OBU：支持車輛OBD接口取電，內(nèi)置超級(jí)電容（容量1F，支持?jǐn)嚯姾缶S持30秒數(shù)據(jù)上傳），采用eDRX（擴(kuò)展不連續(xù)接收）模式，降低C-V2X通信功耗（待機(jī)電流<10mA）。（3）通信延遲與可靠性要求高：挑戰(zhàn)：車輛高速行駛時(shí)（如120km/h），C-V2X通信延遲需<50ms才能保證碰撞預(yù)警有效性；惡劣天氣（如暴雨、大霧）可能導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)衰減。解決方案：通信技術(shù)選型：采用5GV2X（PC5接口）直連通信，支持非視距（NLOS）傳輸，延遲<20ms；部署路側(cè)5G微基站（覆蓋半徑200m），提升信號(hào)覆蓋密度；抗干擾設(shè)計(jì)：RSU和OBU支持多頻段（5.9GHzITS頻段+2.4GHz備用頻段），采用OFDM調(diào)制和MIMO技術(shù)，增強(qiáng)抗多徑衰落能力；冗余傳輸：關(guān)鍵消息（如緊急制動(dòng)預(yù)警）通過(guò)C-V2X和4GLTE雙鏈路發(fā)送，確保至少一條鏈路可達(dá)。（4）隱私與安全風(fēng)險(xiǎn)：挑戰(zhàn)：車輛位置、行駛軌跡等數(shù)據(jù)涉及用戶隱